專利名稱：電磁感應(yīng)加熱壓輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁感應(yīng)加熱壓輥。該電磁感應(yīng)加熱壓輥用于對薄片帶狀材料的 接觸施壓，使被加熱材料溫度上升。特別適用于薄膜材料的熱壓加溫。
背景技術(shù)：
在對薄膜卷材進(jìn)行整形、復(fù)合等生產(chǎn)工藝中，需要采用熱輥對材料進(jìn)行連續(xù)接觸 加熱，生產(chǎn)實(shí)際中的熱輥普遍采用直接電加熱或采用油作導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行加熱。隨著電子技 術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了采用電磁感應(yīng)加熱方法的熱輥，與油導(dǎo)熱加熱方法相比，電磁感應(yīng)加熱易 于控制，不產(chǎn)生油漬污染。中華人們共和國知識產(chǎn)權(quán)局于2004年6月30日公布了“電磁加熱輥”專利(授權(quán) 公告號CN ^522741Y)，提供的電磁加熱輥的特征在于感應(yīng)線圈通過線圈骨架、線圈安裝軸 和線圈固定裝置安裝在鋼質(zhì)輥筒體內(nèi)，多個感應(yīng)線圈以輥筒軸線為中心繞在一個骨架上， 其不足之處是感應(yīng)線圈形成的磁路必然要經(jīng)過輥筒工作面以外的其它部位，例如輥筒端部 以及輥筒轉(zhuǎn)軸等部位，這些部位被渦流加熱后，將降低加熱輥的加熱效率，同時，增加了對 加熱輥工作面的溫度控制的難度。中華人們共和國知識產(chǎn)權(quán)局于2011年1月5日公布了“一種加熱輥溫度均勻度的 控制方法及裝置”(申請公開號CN 101937246 Α)，提供一種改進(jìn)的加熱輥加溫器的排列方 法，其特征在于電磁加熱裝置為三個以上的多個電磁加熱圈，通過分別控制電磁加熱圈的 發(fā)熱量來控制加熱輥的溫度均勻度。其控制方法是將電磁加熱圈在加熱輥內(nèi)部沿加熱輥軸 向排列，根據(jù)加熱輥散熱情況，采用不同發(fā)熱功率的電磁加熱圈。通過控制作為加溫器的電 磁加熱圈的發(fā)熱量來控制加熱輥的溫度，其不足之處是電磁加熱圈的發(fā)熱量向加熱輥的傳 遞過程中，傳熱效率低，難以控制加熱輥的溫度精度。在需要控制加熱輥工作面的溫度梯度的場合，需要對感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行合理的布 置。本發(fā)明為解決加熱壓輥工作面溫度梯度控制精度，提供一種導(dǎo)磁體及線圈的結(jié)構(gòu)、布置 和安裝方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種 能高效率加熱金屬輥工作面溫度和能對加熱金屬輥工作面進(jìn)行溫度梯度控制的電磁感應(yīng) 加熱壓輥。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的電磁感應(yīng)加熱壓輥為整體雙端支撐結(jié)構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)裝置和固定裝置，其 中旋轉(zhuǎn)裝置由連接的動輥、轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，由轉(zhuǎn)軸輸入轉(zhuǎn)動力矩，帶動動輥旋轉(zhuǎn)；固定裝置由 定軸，裝在定軸外側(cè)的套筒，以及導(dǎo)磁體和激磁線圈構(gòu)成；通過分段安裝在套筒外側(cè)上的導(dǎo) 磁體和激磁線圈，在固定的導(dǎo)磁體外側(cè)端面與旋轉(zhuǎn)的動輥內(nèi)圓面形成磁路氣隙，交變磁場 經(jīng)過導(dǎo)磁體、氣隙和動輥金屬體構(gòu)成回路，動輥中的磁場形成渦流，使旋轉(zhuǎn)的動輥工作面被均勻加熱。所述定軸為空心結(jié)構(gòu)，該定軸一端安裝在機(jī)架上。所述導(dǎo)磁體及激磁線圈可以在軸向分N段固定安裝在套筒外側(cè)，N大于等于2。每段由L個導(dǎo)磁體及激磁線圈構(gòu)成一組，L大于等于2，導(dǎo)磁體沿套筒圓周均勻布 置，各段的激磁線圈采用串聯(lián)方式或并聯(lián)方式連接，由獨(dú)立控制的電源供電。相鄰段的兩組導(dǎo)磁體及激磁線圈可以在套筒外圍沿軸向并列布置。相鄰段的兩組導(dǎo)磁體及激磁線圈還可以在套筒外圍沿軸向交錯布置。所述導(dǎo)磁體外側(cè)端面與動輥內(nèi)圓面相對，導(dǎo)磁體外側(cè)端面為與動輥內(nèi)圓面同軸的 圓弧面，圓弧面的半徑小于動輥內(nèi)圓面半徑，每個導(dǎo)磁體由繞在其上的激磁線圈激勵磁場。所述與轉(zhuǎn)軸聯(lián)接的動輥，其另一端可以經(jīng)軸承與定軸相連。所述轉(zhuǎn)軸一端可以經(jīng)軸承安裝在定軸，轉(zhuǎn)軸的另一端則經(jīng)軸承安裝在機(jī)架上。動輥工作面內(nèi)可以按軸向嵌入與激磁線圈分段數(shù)相對應(yīng)的N個溫度傳感器，N大 于等于2，各溫度傳感器位于對應(yīng)段的導(dǎo)磁體中心位置，溫度傳感器的電信號由溫度信號處 理電路處理，用于對各段激磁線圈供電電源進(jìn)行獨(dú)立溫度閉環(huán)控制。本發(fā)明與目前采用的加熱壓輥技術(shù)方案相比，具有以下主要的優(yōu)點(diǎn) 其一，可提高感應(yīng)加熱效率
因采用軸向分段導(dǎo)磁體和激磁線圈結(jié)構(gòu)，僅在加熱輥工作面金屬體形成磁路，故可避 免非加熱工作部位磁路穿越，減小了激磁電流；同時，因軸向分段導(dǎo)磁體與被加熱金屬面形 成均勻氣隙，漏磁小，故可提高感應(yīng)加熱效率。其二，可避免機(jī)件過熱問題
由于磁路主要通過加熱輥工作面，不會導(dǎo)致在轉(zhuǎn)軸、軸承以及支撐結(jié)構(gòu)件內(nèi)部感應(yīng)加 熱引起的機(jī)件過熱問題。其三，便于控制加熱輥的軸向溫度梯度
由于采用軸向分段布置導(dǎo)磁體和激磁線圈結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各段獨(dú)立供電，配合加熱輥工作 面分段布置的溫度傳感器，提供對加熱壓輥工作面的軸向分段獨(dú)立溫度閉環(huán)控制，故可對 加熱輥工作面進(jìn)行溫度梯度控制。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的電磁感應(yīng)加熱壓輥的剖面圖。
圖2是圖1的A-A線的剖視圖。圖3是圖1中導(dǎo)磁體8和激磁線圈9的立體圖。圖4為導(dǎo)磁體8和激磁線圈9在套筒上分段并列安裝的立體圖。圖5為導(dǎo)磁體8和激磁線圈9在套筒上分段交錯安裝的立體圖。圖中1.轉(zhuǎn)軸；2.端蓋；3.左側(cè)機(jī)架；4.溫度信號處理電路；5.傳感器 電纜；6.鍵；7.溫度傳感器；8.導(dǎo)磁體；9.激磁線圈；10.套筒；11.圓盤；12.電 源電纜；13.右側(cè)機(jī)架；14.定軸；15.第一軸承；16.卡圈；17.定軸端蓋；18.圓盤 端蓋；19.第二軸承；20.動輥；21.第三軸承；22.盤座；23.第四軸承。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的電磁感應(yīng)加熱壓輥，包括一套由動輥、轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)裝置，一套由 定軸、套筒、導(dǎo)磁體和激磁線圈構(gòu)成的固定裝置。動輥的一端與轉(zhuǎn)軸固定連接，動輥的另一 端經(jīng)軸承支撐在定軸上；轉(zhuǎn)軸的一端經(jīng)兩個軸承安裝在定軸內(nèi)部，轉(zhuǎn)軸的另一端經(jīng)軸承安 裝在機(jī)架上，由轉(zhuǎn)軸帶動動輥旋轉(zhuǎn)。定軸的一端固定在機(jī)架上，在定軸的外側(cè)安裝套筒，導(dǎo) 磁體和激磁線圈固定在套筒上。固定的導(dǎo)磁體外側(cè)端面與旋轉(zhuǎn)的動輥內(nèi)圓面形成磁路氣 隙，交變磁場經(jīng)過導(dǎo)磁體、氣隙和動輥金屬體構(gòu)成回路，動輥中的磁場形成渦流，使旋轉(zhuǎn)的 動輥工作面被均勻加熱。導(dǎo)磁體沿動輥工作面分段布置，每一段中的多個導(dǎo)磁體沿套筒圓周均勻布置，一 段中所有激磁線圈采用串聯(lián)方式連接或者并聯(lián)方式連接，由獨(dú)立的電源供電，調(diào)節(jié)電源電 流有效值大小，可改變加熱輥的該段工作面的感應(yīng)加熱能量，進(jìn)而改變加熱輥該段工作面 的溫度。在動輥的輥面內(nèi)部，對應(yīng)每段導(dǎo)磁體中心位置嵌入安裝溫度傳感器，檢測加熱輥各 段的加熱溫度，用于對各段的供電電源分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)分段獨(dú)立溫度閉環(huán)控制。下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1.
本實(shí)施例提供的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其結(jié)構(gòu)如圖1至圖4所示包括一套由轉(zhuǎn)軸1、動 輥20構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)裝置，一套由導(dǎo)磁體8、激磁線圈9、套筒10和定軸14構(gòu)成的固定裝置。所述轉(zhuǎn)軸1上安裝有三個軸承，其中在鍵6安裝位置的右側(cè)有兩個軸承，即第一 軸承15和第三軸承21，這兩個軸承相隔一定距離，其外圈固定安裝在定軸14的內(nèi)側(cè)。第一 軸承15的外圈由端蓋17固定在定軸14的軸承位中。在轉(zhuǎn)軸1的右端裝有卡圈16，對轉(zhuǎn)軸 1進(jìn)行軸向固定。轉(zhuǎn)軸1的左端經(jīng)第四軸承23安裝在左側(cè)機(jī)架3上，端蓋2用于止擋第四 軸承23外圈的滑移，于是，電磁感應(yīng)加熱壓輥的左側(cè)受到左側(cè)機(jī)架3支撐。從轉(zhuǎn)軸1的右 端輸入扭矩，帶動動輥20作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。所述動輥20的左端與盤座22連接，盤座22的中心軸孔內(nèi)設(shè)有鍵槽，盤座22安裝 在轉(zhuǎn)軸1上，并由鍵6固定連接。動輥20的右端與圓盤11連接，圓盤11中心安裝第二軸 承19，第二軸承19經(jīng)圓盤端蓋18壓緊在圓盤11的軸承位中；第二軸承19的內(nèi)圈安裝在 定軸14上，于是，動輥20的右端得到定軸14的支撐。所述定軸14的右側(cè)安裝在右側(cè)機(jī)架13上，并且由螺栓固定。套筒10與定軸14 外側(cè)緊密連接，故套筒10不能相對于定軸14旋轉(zhuǎn)。套筒10用于固定安裝導(dǎo)磁體8。在定 軸14的右端的外圓面開有電纜槽，電源電纜12經(jīng)過電纜槽穿越第二軸承19的內(nèi)圈，將激 磁線圈9與外部供電電源相連。參見圖1、圖2，本實(shí)施例中沿套筒10的軸向，有六段激磁線圈組，每段由八個激磁 線圈組成，激磁線圈9繞在導(dǎo)磁體8的中間磁柱上。參見圖2，導(dǎo)磁體8固定安裝在沿套筒 10外圓面均應(yīng)分布的槽中。一段中的八個激磁線圈以串聯(lián)方式連接或者并聯(lián)方式連接，構(gòu) 成一組能獨(dú)立供電的激磁線圈組。如圖2、圖3所示，導(dǎo)磁體8的端面為圓弧面，圓弧半徑小于動輥20的內(nèi)圓面半徑， 其目的是在導(dǎo)磁體8端面與動輥20內(nèi)圓面之間形成均勻的磁路氣隙。如圖4所示，相鄰段的兩組導(dǎo)磁體及激磁線圈在套筒10外圍沿軸向并列布置。參照圖1，在動輥20的金屬體內(nèi)，對應(yīng)于六段導(dǎo)磁體8分段嵌入六個溫度傳感器7，這些溫度傳感器在動輥20內(nèi)沿圓周均勻分布，并沿軸向分別安裝在對應(yīng)段的導(dǎo)磁體中 心位置，它們分別通過傳感器電纜5連接到與動輥20同步旋轉(zhuǎn)的溫度信號處理電路4。所述溫度信號處理電路4為現(xiàn)有技術(shù)，其包括溫度傳感器信號調(diào)理電路、信號采 集與數(shù)字信號處理電路、以及溫度數(shù)據(jù)信號無線發(fā)送電路。本實(shí)施例提供的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其工作過程是電磁感應(yīng)加熱輥?zhàn)髠?cè)經(jīng)第四 軸承23安裝于左側(cè)機(jī)架3上，電磁感應(yīng)加熱輥的右側(cè)經(jīng)定軸14安裝在右側(cè)機(jī)架13上，于 是，電磁感應(yīng)加熱輥被支撐在左側(cè)機(jī)架3和右側(cè)機(jī)架13上。由原動機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)時，經(jīng) 過盤座22與轉(zhuǎn)軸1固定連接的動輥20也隨轉(zhuǎn)軸1 一起旋轉(zhuǎn)。在沿動輥20軸向分段布置 的任一段激磁線圈組中施加交變電流，交變電流形成磁場，經(jīng)過導(dǎo)磁體8內(nèi)部、導(dǎo)磁體8端 面與動輥20內(nèi)圓面之間的氣隙以及動輥20金屬體構(gòu)成閉合磁力線；在動輥20金屬體中， 與磁力線產(chǎn)生垂直的平面內(nèi)會產(chǎn)生渦流，渦流的熱效應(yīng)使動輥20金屬體被加熱。由于動輥 20的旋轉(zhuǎn)，與該段激磁線圈組對應(yīng)的一段動輥表面被均勻加熱。以從左起第一段激磁線圈 組為例，當(dāng)該段激磁線圈組工作時，嵌入在該段動輥20金屬體中的溫度傳感器7感受到動 輥20實(shí)際溫度，溫度信號處理電路4將相應(yīng)溫度傳感器7的電信號變換成溫度數(shù)據(jù)信號， 相應(yīng)控制電路根據(jù)接收的溫度數(shù)據(jù)信號對該段激磁線圈組的供電電源進(jìn)行控制，改變供電 功率以保證動輥該段溫度在希望的溫度值。動輥20其它各段的加熱控制原理相同，于是， 動輥20表面沿軸線方向各段的溫度梯度能按照期望值得到有效控制。實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于相鄰段的兩組導(dǎo)磁體及感應(yīng)線圈在套筒10外圍沿 軸向交錯布置。如圖5所示，從左側(cè)起第1、3、5段導(dǎo)磁體分別相對第2、4、6段的導(dǎo)磁體偏 轉(zhuǎn)22. 5°圓周角，這種分段交錯布置方法，可進(jìn)一步減小相鄰段的激磁耦合，有利于提高加 熱輥各段工作面溫度控制精度。以上實(shí)施例是為了使本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容更加明了，本發(fā)明并不局限于這些具體的 解釋，在該發(fā)明的權(quán)利要求所描述的范圍內(nèi)可以作各種變更實(shí)施。
權(quán)利要求
1.電磁感應(yīng)加熱壓輥，包括旋轉(zhuǎn)裝置和固定裝置，其特征在于所述電磁感應(yīng)加熱壓輥 為整體雙端支撐結(jié)構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)裝置由連接的動輥、轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，由轉(zhuǎn)軸輸入轉(zhuǎn)動力矩，帶動 動輥旋轉(zhuǎn)；固定裝置由定軸，裝在定軸外側(cè)的套筒，以及導(dǎo)磁體和激磁線圈構(gòu)成；通過分段 安裝在套筒外側(cè)上的導(dǎo)磁體和激磁線圈，在固定的導(dǎo)磁體外側(cè)端面與旋轉(zhuǎn)的動輥內(nèi)圓面形 成磁路氣隙，交變磁場經(jīng)過導(dǎo)磁體、氣隙和動輥金屬體構(gòu)成回路，動輥中的磁場形成渦流， 使旋轉(zhuǎn)的動輥工作面被均勻加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于定軸為空心結(jié)構(gòu)，定軸一端 安裝在機(jī)架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于所述導(dǎo)磁體及激磁線圈在 軸向分N段固定安裝在套筒外側(cè)，N大于等于2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于每段由L個導(dǎo)磁體及激磁 線圈構(gòu)成一組，L大于等于2，導(dǎo)磁體沿套筒圓周均勻布置，各段的激磁線圈采用串聯(lián)方式 或并聯(lián)方式連接，由獨(dú)立控制的電源供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于相鄰段的兩組導(dǎo)磁體及激 磁線圈在套筒外圍沿軸向并列布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于相鄰段的兩組導(dǎo)磁體及激 磁線圈在套筒外圍沿軸向交錯布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于所述導(dǎo)磁體外側(cè)端面與動 輥內(nèi)圓面相對，導(dǎo)磁體外側(cè)端面為與動輥內(nèi)圓面同軸的圓弧面，圓弧面的半徑小于動輥內(nèi) 圓面半徑，每個導(dǎo)磁體由繞在其上的激磁線圈激勵磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于所述與轉(zhuǎn)軸聯(lián)接的動輥，其 另一端經(jīng)軸承與定軸相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸一端經(jīng)軸承安裝 在定軸，轉(zhuǎn)軸的另一端經(jīng)軸承安裝在機(jī)架上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱壓輥，其特征在于動輥工作面內(nèi)按軸向嵌入 與激磁線圈分段數(shù)相對應(yīng)的N個溫度傳感器，N大于等于2，各溫度傳感器位于對應(yīng)段的導(dǎo) 磁體中心位置，溫度傳感器的電信號由溫度信號處理電路處理，用于對各段激磁線圈供電 電源進(jìn)行獨(dú)立溫度閉環(huán)控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種電磁感應(yīng)加熱壓輥，為整體雙端支撐結(jié)構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)裝置和固定裝置，其中旋轉(zhuǎn)裝置由連接的動輥、轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，由轉(zhuǎn)軸輸入轉(zhuǎn)動力矩，帶動動輥旋轉(zhuǎn)；固定裝置由定軸，裝在定軸外側(cè)的套筒，以及導(dǎo)磁體和激磁線圈構(gòu)成；通過分段安裝在套筒外側(cè)上的導(dǎo)磁體和激磁線圈，在固定的導(dǎo)磁體外側(cè)端面與旋轉(zhuǎn)的動輥內(nèi)圓面形成磁路氣隙，交變磁場經(jīng)過導(dǎo)磁體、氣隙和動輥金屬體構(gòu)成回路，動輥中的磁場形成渦流，使旋轉(zhuǎn)的動輥工作面被均勻加熱。本發(fā)明因采用軸向分段導(dǎo)磁體和激磁線圈結(jié)構(gòu)，僅在加熱輥工作面金屬體形成磁路，故可避免非加熱工作部位磁路穿越，減小了激磁電流，同時避免機(jī)件過熱問題；可提高感應(yīng)加熱效率，便于控制加熱輥的軸向溫度梯度。
文檔編號H05B6/14GK102137523SQ20111009725
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者夏澤中, 肖純, 袁佑新, 陳靜 申請人:武漢理工大學(xué)